我們都知道,潤(rùn)滑油里的氣泡和泡沫會(huì)對(duì)潤(rùn)滑油和設(shè)備造成不良影響,但是在生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)和使用中,潤(rùn)滑油里不可避免的含有一些空氣。只不過(guò),有些空氣是溶解在潤(rùn)滑油里的,外觀上沒(méi)有什么表現(xiàn),因此看起來(lái)沒(méi)有泡沫或者氣泡。有些空氣沒(méi)有溶解在油里,游離出來(lái),就產(chǎn)生了我們?nèi)庋劭匆?jiàn)的氣泡和泡沫。溶解在潤(rùn)滑油里的空氣一般沒(méi)有什么危害,有危害的主要是潤(rùn)滑油里游離的空氣,也就是氣泡和泡沫。
表1:潤(rùn)滑油里的空氣與危害
溶解在潤(rùn)滑油里的空氣:
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潤(rùn)滑油里的泡沫和氣泡:
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說(shuō)明:潤(rùn)滑油里可以溶解一定量的空氣,一般情況下,礦物潤(rùn)滑油里一般溶有9%的空氣
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說(shuō)明:沒(méi)有被潤(rùn)滑油溶解的空氣,也就是游離出來(lái)的空氣
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外觀:溶解在潤(rùn)滑油里,沒(méi)有什么外觀表現(xiàn)
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外觀:浮在潤(rùn)滑油表面的是泡沫,有些滯留在潤(rùn)油液內(nèi)部,成為氣泡
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產(chǎn)生原因:
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產(chǎn)生原因:
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潤(rùn)滑油與環(huán)境里的空氣接觸,空氣會(huì)自然地溶解到油里。潤(rùn)滑油里可以溶解多少空氣,取決于溫度、壓力、還有潤(rùn)滑油本身對(duì)空氣的溶解度
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一般是因?yàn)闈?rùn)滑油里卷入空氣,形成氣泡,例如機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中攪動(dòng),吸油管吸入空氣,油路、密封漏氣,回油管油流湍急發(fā)生攪動(dòng),卷入空氣等等
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影響:
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影響:
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一般情況下,不會(huì)造成不良影響
當(dāng)溫度和壓力發(fā)生較大變化時(shí),溶解的空氣會(huì)逸出,使本來(lái)沒(méi)有氣泡的油里產(chǎn)生氣泡
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泡沫和氣泡會(huì)引發(fā)潤(rùn)滑問(wèn)題,以及設(shè)備問(wèn)題
對(duì)潤(rùn)滑油的危害:加速潤(rùn)滑油氧化變質(zhì);破壞油膜的完整性,造成潤(rùn)滑不良;增加油的可壓縮性,例如起到傳動(dòng)作用的液壓油,液壓油的可壓縮性增加造成設(shè)備運(yùn)行問(wèn)題;氣泡在高壓區(qū)受到壓縮,產(chǎn)生高溫,使油因?yàn)楦邷刈冑|(zhì)(microdieseling);造成潤(rùn)滑油溢出;造成設(shè)備氣蝕;降低潤(rùn)滑油的冷卻性;影響設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性等等
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1.潤(rùn)滑油泡沫的危害:
由于泡沫會(huì)產(chǎn)生諸多危害,因此潤(rùn)滑油的油箱不但起到儲(chǔ)油、散熱的作用,還起到釋放氣泡的作用。油箱的尺寸大有利于氣泡釋放,另外回油管和吸油管之間要有足夠的距離,安裝擋板隔開(kāi),有利于氣泡釋放、雜質(zhì)沉降。必要的時(shí)候還可以在回油區(qū)和吸油區(qū)之間加裝濾網(wǎng),有助于釋放氣泡。潤(rùn)滑油里如果卷入氣泡,應(yīng)盡快從油里浮到油表面,如果釋放速度較慢,就會(huì)造成泡沫增多。影響潤(rùn)滑油空氣釋放速度的因素有這些:
1)氣泡的大小,較大的氣泡容易逸出,而滯留在潤(rùn)滑油內(nèi)部的小氣泡則比較難釋放,危害很大。
2)潤(rùn)滑油的粘度:粘度較高的潤(rùn)滑油,空氣釋放速度低于低粘度油。
3)溫度:低溫會(huì)使?jié)櫥偷恼扯仍黾樱档蜌馀葆尫诺乃俣取?/span>
4)潤(rùn)滑油氧化:油氧化變質(zhì)包括基礎(chǔ)油劣化、添加劑耗盡,這些因素都會(huì)影響潤(rùn)滑油的抗泡性。
5)潤(rùn)滑油受到污染:常見(jiàn)的比如油里進(jìn)水,油里混入了水,油液的表面張力會(huì)降低,不能形成大的氣泡漂浮到液面,而是碎裂成細(xì)小的氣泡懸浮在油液內(nèi)部。除了水,潤(rùn)滑油里混入其它油液、溶劑,都會(huì)影響空氣釋放性。
2.潤(rùn)滑油的抗泡性和空氣釋放性:
游離在潤(rùn)滑油里的空氣有兩種形式:滯留在油液內(nèi)部的是氣泡,漂在油面上的是泡沫。氣泡浮到油面上,就成為泡沫。氣泡上升到油面上所需的時(shí)間,我們稱之為潤(rùn)滑油的空氣釋放性。對(duì)于浮在油面上的泡沫,泡沫破裂、消失所需的時(shí)間,我們稱之為泡沫特性,或者抗泡性。
潤(rùn)滑油的空氣釋放性不能通過(guò)抗泡劑來(lái)改善,而抗泡性則可以通過(guò)添加劑來(lái)改善。因此,用于消泡的硅油抗泡劑,或者油溶性PAG不能改善潤(rùn)滑油的空氣釋放性。相反,如果添加過(guò)多的抗泡劑,還會(huì)明顯降低潤(rùn)滑油的空氣釋放性,使?jié)櫥屠锏臍馀莶灰揍尫懦鰜?lái)。
潤(rùn)滑油的空氣釋放性
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潤(rùn)滑油的抗泡性
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說(shuō)明:潤(rùn)滑油油液內(nèi)部的氣泡上升到油液表面所需要的時(shí)間
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說(shuō)明:油液表面的泡沫破裂、消失所需要的時(shí)間
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合理設(shè)計(jì)油箱的循環(huán)倍率或者油箱尺寸,使?jié)櫥驮谟拖淅锿A舻臅r(shí)間大于潤(rùn)滑油空氣釋放所需的時(shí)間,讓氣泡有足夠時(shí)間逸出排掉
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泡沫應(yīng)快速破裂、消失,避免泡沫長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定存在,造成泡沫累積過(guò)多,形成溢油、影響散熱
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大的氣泡上升速度快,更容易釋放
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小泡沫形成大泡沫后破裂
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氣泡在高粘度油里上升速度較慢
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對(duì)于相同配方的潤(rùn)滑油,高粘度的油更容易生成穩(wěn)定的泡沫,也就是說(shuō)泡沫更難消散
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使用添加劑不能改善空氣釋放性
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抗泡性可以通過(guò)抗泡劑改善
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危害:增加油液的可壓縮性;在高壓下氣泡受到壓縮瞬間產(chǎn)生高溫,使?jié)櫥妥冑|(zhì);造成部件氣蝕損壞;造成潤(rùn)滑不良
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影響散熱、加速潤(rùn)滑油氧化變質(zhì)
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表2:潤(rùn)滑油的抗泡性和空氣釋放性比較
3.潤(rùn)滑油里泡沫過(guò)多的原因:
潤(rùn)滑油里泡沫過(guò)多的原因可以分為兩類:與設(shè)備相關(guān)的原因,還有潤(rùn)滑油本身的原因。
1)與潤(rùn)滑油相關(guān)的原因有:油的黏度較大,油溫降低(也會(huì)使?jié)櫥宛ざ仍黾樱?rùn)滑油受到污染(水、其他油類、液體、化學(xué)物質(zhì)、雜質(zhì)等)、潤(rùn)滑油氧化變質(zhì)(油隨著使用劣化)、添加劑被消耗——潤(rùn)滑油受到污染會(huì)造成添加劑過(guò)早耗盡,另外,還可能發(fā)生抗泡劑被濾芯濾掉的情況。
2)設(shè)備造成的原因:漏氣、密封不嚴(yán)、油管吸入空氣、機(jī)械運(yùn)行中攪動(dòng)卷入空氣、油箱設(shè)計(jì)不當(dāng)、油在油箱里停留的時(shí)間不足、潤(rùn)滑油的噴濺速度過(guò)猛等等。
在現(xiàn)實(shí)使用中,經(jīng)常是多種原因造成泡沫過(guò)多,因此需要全面的分析。在解決潤(rùn)滑油泡沫過(guò)多的情況時(shí),正確的方法是找到原因,從源頭上解決,而不是盲目補(bǔ)充抗泡劑。
4.潤(rùn)滑油的空氣釋放性檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn):
潤(rùn)滑油空氣釋放性的標(biāo)準(zhǔn)常見(jiàn)的有這么幾個(gè):ASTM D3427, ISO 9120 ,IP 313。這幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)采用的檢測(cè)方法相同(the impinger method)。檢測(cè)中,在一定壓力和溫度下,向一定量的油樣里打入空氣,讓潤(rùn)滑油里充滿氣泡,然后讓氣泡消散。等到油里的氣泡不再消散,保持在穩(wěn)定的體積時(shí)停止計(jì)時(shí)。潤(rùn)滑油的空氣釋放性定義為:該實(shí)驗(yàn)中,油樣里的氣泡體積消散到只剩下0.2%(體積比)時(shí),所需的時(shí)間(分鐘),也就是一定條件下,潤(rùn)滑油能釋放掉99.8%的空氣時(shí)所需的時(shí)間,時(shí)間越短,說(shuō)明空氣釋放性越好。
表3:常見(jiàn)潤(rùn)滑油的空氣釋放性要求
潤(rùn)滑油種類
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潤(rùn)滑油粘度(ISO VG)
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32
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46
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68
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100
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150
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320以上
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透平油/渦輪機(jī)油(包括汽輪機(jī)油、燃?xì)廨啓C(jī)油、水輪機(jī)油)(根據(jù)DIN 51515,ISO 8068規(guī)定)
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5
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5
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6
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-
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-
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-
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液壓油HLP/HM
(根據(jù)DIN 51524/2,ISO 11158規(guī)定)
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5
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10
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13
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21
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32
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-
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齒輪油、循環(huán)系統(tǒng)油CKC/CLP
(根據(jù)DIN 51517/3,ISO 12925/1規(guī)定)
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-
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-
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-
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-
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-
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-
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上表是國(guó)際上對(duì)于各種潤(rùn)滑油空氣釋放性的要求,表格內(nèi)的空氣釋放性是最低要求,實(shí)際使用中,應(yīng)注意潤(rùn)滑油的空氣釋放性是否達(dá)到最低要求。
不同類型的設(shè)備對(duì)潤(rùn)滑油的空氣釋放性要求不同,有些設(shè)備對(duì)潤(rùn)滑油的空氣釋放性要求較高,例如液壓油和汽輪機(jī)油,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這些油的空氣釋放性都給出了明確的要求。在投入使用后,空氣釋放性也是一項(xiàng)重要的檢測(cè)指標(biāo)。檢測(cè)高粘度潤(rùn)滑油的空氣釋放性時(shí),溫度設(shè)定在75℃,高于一般潤(rùn)滑油的檢測(cè)溫度。
5.潤(rùn)滑油的抗泡性檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn):
常見(jiàn)的潤(rùn)滑油抗泡性檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)(潤(rùn)滑油的泡沫生成特性)有ASTM D892,ISO 6247,IP 146。在一定溫度、壓力條件下,往油樣中抽入空氣,使?jié)櫥屠锍錆M氣泡。氣泡浮到油面后,會(huì)形成泡沫。5分鐘后停止充氣,關(guān)閉氣泵時(shí)立刻記錄生成的泡沫量(體積),氣泵關(guān)閉10分鐘后,再次記錄泡沫的體積,記錄出來(lái)的體積記錄下來(lái),作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果,因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果包括兩個(gè)數(shù)字,分別代表泡沫體積。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)總共要在三個(gè)溫度下分別測(cè)定潤(rùn)滑油的抗泡性:首先是在24℃,然后是93.5℃,最后在24℃再測(cè)一次,每一種潤(rùn)滑油的抗泡性檢測(cè)都包括這三組實(shí)驗(yàn),每組實(shí)驗(yàn)的步驟相同,都根據(jù)上面提到的檢測(cè)方法進(jìn)行。
每組實(shí)驗(yàn)都會(huì)給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果,實(shí)驗(yàn)結(jié)果以兩個(gè)數(shù)字表示,分別記錄試驗(yàn)中產(chǎn)生的泡沫量。表4中的I,II,III分別代表相同的潤(rùn)滑油在三個(gè)不同溫度下對(duì)應(yīng)的泡沫特性數(shù)值。
表4:常見(jiàn)工業(yè)潤(rùn)滑油的抗泡性基本要求
潤(rùn)滑油種類
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抗泡性檢測(cè)的三組實(shí)驗(yàn)
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不同粘度潤(rùn)滑油要求的抗泡性要求(ISO VG粘度等級(jí))
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透平油/渦輪機(jī)油(包括汽輪機(jī)油、燃?xì)廨啓C(jī)油、水輪機(jī)油)(根據(jù)DIN 51515,ISO 8068規(guī)定)
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32
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46
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68
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100
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150
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>320
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I
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450/0
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-
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-
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II
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50/0
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III
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450/0
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液壓油HLP/HM
(根據(jù)DIN 51524/2,ISO 11158規(guī)定)
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I
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150/0
75/0
150/0
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II
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III
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工業(yè)齒輪油;循環(huán)系統(tǒng)油CKC/CLP
(根據(jù)DIN 51517/3,ISO 12925/1規(guī)定)
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I
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100/0;100/10
100/0;100/10
100/0;100/10
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150/60
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II
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III
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表中的數(shù)據(jù)為基本要求,工業(yè)潤(rùn)滑油的抗泡性應(yīng)達(dá)到或優(yōu)于表中的數(shù)值